Java地理信息開發-圓形、橢圓、矩形、扇形的表示方法及相關判斷

寫在前面

因爲項目需要，做了些地理信息的開發工作，主要包括三部分：
1、將長度（米）轉換成經緯度的度數；
2、將圓形、橢圓、矩形、扇形用Java對象表示：用到com.vividsolutions.jts.util.GeometricShapeFactory工廠類和com.vividsolutions.jts.geom.Geometry對象；
3、判斷線段與上述圖形在地圖上是否相交。

一、長度（米）轉換爲經緯度

長度和經緯度轉換中，緯度轉換容易，因爲所有緯線等長，可是不同位置經線長度不同，導致不同位置經度轉換不同。下面我整理經度和緯度轉換兩種方式：

1. 定義地球半徑

	/**
     * 定義地球半徑（米）
     */
    private static final double R_EARTH = 6371000;

2. 定義地球赤道周長

    /**
     * 定義地球赤道周長（米）
     */
    private static final double P_EARTH = 2 * Math.PI * R_EARTH;

3. 將長度轉換爲緯度

    /**
     * 將Y軸的長度（米）轉換成緯度
     * @param length
     * @return
     */
    public static double parseYLengthToDegree(double length){
        //將length長度轉換爲度數
        double yDegree = length / P_EARTH * 360;
        return yDegree;
    }

4. 將長度轉換爲經度
   根據線段所在緯度，首先計算當前緯度的地球經線長，除以360得出每度經線的長度，即可將長度轉換爲經度。

    /**
     * 根據所在緯度，將X軸的長度（米）轉換成經度
     * （因爲不同緯度下，1°經度代表的長度不同）
     * @param y 所在緯度
     * @param length 線段長度
     * @return
     */
    public static double parseXLengthToDegree(double y,double length){
        //將角度（緯度）轉換爲弧度
        double latRadian = Math.toRadians(y);
        //計算當前緯度地球周長
        double latPEarth = P_EARTH * Math.cos(latRadian);
        //將length長度轉換爲度數
        double xDegree = length / latPEarth * 360;
        return xDegree;
    }

二、將圓形、橢圓、矩形、扇形用Geometry對象表示

表示圓形

輸入參數爲中心點的經緯度、半徑（米），先將半徑轉換爲經緯度單位，使用com.vividsolutions.jts.util包，生成GeometricShapeFactory工廠類對象，設置相應參數，生成Geometry圓形對象。

	import com.vividsolutions.jts.geom.*;
	import com.vividsolutions.jts.util.GeometricShapeFactory;
    /**
     * 根據圓形中心點經緯度、半徑生成圓形（類圓形，32邊多邊形）
     * @param x 中心點經度
     * @param y 中心點緯度
     * @param radius 半徑（米）
     * @return
     */
    public static Polygon createCircle(double x, double y, final double radius) {
        //將半徑轉換爲度數
        double radiusDegree = parseYLengthToDegree(radius);
        //生成工廠類
		private static GeometricShapeFactory shapeFactory = new GeometricShapeFactory();
		//設置生成的類圓形邊數
        shapeFactory.setNumPoints(32);
        //設置圓形中心點經緯度
        shapeFactory.setCentre(new Coordinate(x, y));
        //設置圓形直徑
        shapeFactory.setSize(radiusDegree * 2);
        //使用工廠類生成圓形
        Polygon circle = shapeFactory.createCircle();
        return circle;
    }

表示橢圓

輸入參數爲：中心點經緯度、長軸長度（米）、短軸長度（米）、長軸和X軸夾角（度）。
首先將長軸和短軸轉換爲經緯度，
然後將夾角轉換爲弧度，
爲GeometricShapeFactory工廠類設置相關屬性，生成Geometry橢圓對象。

    /**
     * 根據中心點經緯度、長軸、短軸、角度生成橢圓
     * @param x
     * @param y
     * @param macroaxis
     * @param brachyaxis
     * @param direction
     * @return
     */
    public static Polygon createEllipse(double x,double y,double macroaxis,double brachyaxis,double direction){
        //將長短軸轉換爲度數
        double macroaxisDegree = parseYLengthToDegree(macroaxis);
        double brachyaxisDegree = parseYLengthToDegree(brachyaxis);
        //將夾角轉換爲弧度
        double radians = Math.toRadians(direction);
        //設置中心點
        shapeFactory.setCentre(new Coordinate(x,y));
        //設置長軸長度
        shapeFactory.setWidth(macroaxisDegree);
        //設置短軸長度
        shapeFactory.setHeight(brachyaxisDegree);
        //設置長軸和X軸夾角
        shapeFactory.setRotation(radians);
        //生成橢圓對象
        Polygon ellipse = shapeFactory.createEllipse();
        return ellipse;
    }

表示矩形

待完善。。。

表示扇形

輸入參數：中心點經緯度、扇形半徑（米）、起始角度、終止角度；
首先將半徑轉換爲經緯度度數，
然後將起始角度和終止角度轉換爲弧度，
爲GeometricShapeFactory工廠類設置相關屬性，生成Geometry扇形對象。

    /**
     * 根據中心點經緯度、半徑、起止角度生成扇形
     * @param x 經度
     * @param y 緯度
     * @param radius 半徑（米）
     * @param bAngle 起始角度
     * @param eAngle 終止角度
     * @param pointsNum 點數
     * @return
     */
    public static Polygon createSector(double x,double y,double radius,double bAngle,double eAngle,int pointsNum){
        //將半徑轉換爲度數
        double radiusDegree = parseYLengthToDegree(radius);
        //將起始角度轉換爲弧度
        double bAngleRadian = Math.toRadians(bAngle);
        //將終止角度-起始角度計算扇形夾角
        double angleRadian = Math.toRadians((eAngle - bAngle + 360) % 360);
        //設置點數
        shapeFactory.setNumPoints(pointsNum);
        //設置中心點經緯度
        shapeFactory.setCentre(new Coordinate(x, y));
        //設置直徑
        shapeFactory.setSize(radiusDegree * 2);
        //傳入起始角度和扇形夾角，生成扇形
        Polygon sector = shapeFactory.createArcPolygon(bAngleRadian,angleRadian);
        return sector;
    }

效果展示

三、判斷線段與圖形是否相交

先創建一個線段對象：

String lineStr = "LINESTRING(123.22 35.22,127.32 38.23)";
WKTReader wktReader = new WKTReader();
LineString line = (LineString) wktReader.read(strLine);

然後通過線段對象的方法來判斷：

//判斷線段是否包含在橢圓中
line.within(ellipse)
//判斷線段與橢圓是否相交
line.crosses(ellipse)

其他形狀同理。

總結

上面是我項目用到技術的簡單整理，希望可以幫助到大家。